Автор AZoNano 2 декабря 2020 г.

Лазеры используются в ряде повседневных устройств, они используют силу молекул света, фотонов, выстраивающихся в линию для формирования высококонцентрированных лучей света, для выполнения теперь обычных задач, таких как сканирование штрих-кодов и удаление татуировок.

Поскольку исследования биочувствительности и био-визуализации стремятся заглянуть глубоко внутрь ткани на внутриклеточный уровень, миниатюризация лазерных устройств создает серьезные проблемы для этих наноразмерных биологических приложений. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications ученые демонстрируют, как более ранняя многообещающая концепция лазера с микрорезонатором может производить энергосберегающее и безопасное для пользователя лазерное излучение, требующее малой мощности накачки.

Автор-корреспондент доктор Цзяцзя Чжоу из Технологического университета Сиднея (UTS) сказал, что обычно низкая мощность накачки недостаточна для генерации наночастиц, но команда смогла «контролировать люминесцентные излучатели в каждой отдельной наночастице. взаимодействовать друг с другом так, чтобы электроны могли накапливаться на определенных уровнях энергии ».

«Это означает, что даже при очень малой мощности накачки наночастицы будут генерировать лазер, на самом деле мы продемонстрировали на два порядка более низкий порог накачки по сравнению с тем, что обычно достигается», она сказала.

Исследовательской группе также пришлось спроектировать связывающую поверхность матрицы наночастиц, чтобы сформировать поверхность полости с однородным единственным слоем.

Доктор Чжоу сказал, что потенциально микрополостной лазер ближнего инфракрасного диапазона (NIR) может быть встроен в толстые ткани, отдельные клетки и для определения показателей окружающей среды, таких как температура, pH и показатель преломления.

«Наблюдение за изменением этих показателей может сказать нам о состоянии здоровья тканей или клеток, что входит в сферу обнаружения болезней на ранней стадии», она сказала.

Старший автор, директор Института биомедицинских материалов и устройств UTS, профессор Дайонг Джин, сказал, что это открытие имеет большие перспективы для биологических приложений.

'' Я думаю, что это определенно шаг вперед к реализации мечты о том, что так же, как мы используем лазерную указку на слайде PowerPoint, мы можем навести крошечное устройство внутри клетки и осветить интересующую область внутри отсеки камеры.

«Снижение требований к мощности накачки означает меньшее повреждение тканей при проникновении лазера в образец. Кроме того, в этом случае лазерное излучение является резким, как линия, он может более точно определять индикаторы, избегая нежелательные помехи, которые часто возникают при спонтанном восприятии на основе флуоресценции », – сказал он .

«Это не научная фантастика. Мы продемонстрировали, что одна наночастица, которая меньше внутриклеточного отсека, может действовать как лазер и при малой мощности, но все же может излучать резкий сигнал. Другими словами, «лазерная указка» достаточно мала, чтобы попасть внутрь раковой клетки и загореться, чтобы остановить двигатель этой раковой клетки », – сказал профессор Джин, который также является директором Объединенного исследовательского центра UTS-SUStech.

Источник: https://www.uts.edu.au/